论文总字数：14258字

摘 要

由于科学技术的不断向前发展，我们的日常生活、工作已经离不开智能的电子设备，电子设备当然需要电源，而这些电源通常多为开关电源。开关电源早在30多年前就已经被使用在了计算机上，随着科学技术的快速发展，如今的开关电源在我们的日常生活中已经非常普遍了。

开关电源由于其体型小、调节电压的性能好、重量轻等特点而充斥在我们日常生活中，比如彩色电视机、路边的霓虹灯、以及车站的电子显示器以及工业设备等应用，特别是在便携式产品电源输出方面有着其固有的优势。

本文介绍的是一种小功率开关电源实验仪的设计，这种开关电源实验仪是由555定时器、三极管、功率MOSFET管以及其他电子器件组成的脉宽调制（PWM）电路。该电路结构简单、实验原理清晰，能帮助我们更好理解PWM的控制原理。

关键字：开关电源 脉宽调制（PWM） 稳压 555定时器

Design of Switching Power Supply PWM Experimenter

Abstract

Due to the continuous advancement of science and technology, our daily life and work have been inseparable from intelligent electronic devices. Electronic devices of course need power supplies, and these power supplies are usually switched power supplies. Switching power supplies have been used on computers for more than 30 years. With the rapid development of science and technology, today's switching power supplies have become very common in our daily lives.

Switching power supplies are used in our daily lives because of their small size, good voltage regulation, and light weight, such as color televisions, roadside neon lights, and station displays, as well as industrial equipment. Especially in portable applications, product power output has its inherent advantages.

This article describes the design of a low-power switching power supply experimenter, which is a pulse width modulation (PWM) circuit composed of a 555 timer, a transistor, power MOSFETs, and other electronic devices. The circuit has a simple structure and clear experimental principles, which can help us better understand the PWM control principle.

Keywords: Switching Power Supply; Pulse Width Modulation (PWM); Regulator; 555 Timer

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1. 引言 1

1.2. 研究内容与目的 1

第二章 PWM开关电源实验仪的简介 2

第三章 使用元件简介 4

3.1. N型MOS管简介 4

3.2. 双极结型三极管 4

3.2.1. BJT结构 5

3.2.2. 工作原理 5

3.2.3. BJT特性曲线 6

3.3. 电阻器的介绍 7

3.4. 电感器的介绍 7

3.5. 电容器的简介 8

3.6. 555定时器的介绍 9

3.6.1. 555定时器的电路结构 9

3.6.2. 555定时器的逻辑功能 10

3.6.3. 555定时器的管脚功能 11

第四章 开关电源设计需要了解的电路 12

4.1. RC电路 12

4.2. LC电路 12

4.3. 多谐振荡器电路 13

4.3.1. 多谐振荡器的结构和原理 13

4.3.2. 振荡周期的计算 14

4.4. Buck电路 15

第五章 基于555的开关电源实验仪的设计及实验 18

5.1. 电路设计 18

5.2. 实验原理 19

5.3. 实验步骤 19

5.4. 实验数据及数据分析 21

5.4.1. 方波图 21

5.4.2. 数据 22

5.4.3. 数据分析 24

5.5. 误差分析 24

5.6. 实验总结 24

总结 26

参考文献 27

致谢 28

第一章 绪论

1.1. 引言

21世纪以来，电力电子和电子技术已得到高速发展，开关稳压电源已广泛应用于各种电子、电器、计算机、通讯、电子检测设备等领域。该种电源体积小、效率高，因此在我们的日常生活可以随处可见。例如电视、显示屏、音响等音像供电电源，学校食堂的电子显示牌以及路边的霓虹灯等都用到了开关稳压电源。不同的电子设备对于电源的参数要求也各有不同，这就需要对不同的需求进行不同的开关电源电路设计。

开关电源是根据开关时间比(脉宽调制)来稳定输出电压的一种稳定电源。与线性电源相比，开关电源工作在开关状态(饱和截止状态)，电源效率更高。虽然两种电源的输出功率增大都会引起成本的增加，但是在某一功率点上，开关电源所用成本会远远小于线性电源。随着科学技术的不断提升，开关电源的技术也得到了发展与创新。而本文所要讨论的则是基于555定时器的开关电源，该种电源电路成本低，结构简单，便于控制，而且功耗还小。

1.2. 研究内容与目的

本论文主要讨论了开关电源PWM实验仪的设计制作，分析和研究。通过此次设计，我将会深入了解PWM开关电源原理并学习了简单的电路设计。这次的开关稳压电源将利用555定时器来实现脉宽调制，并通过实验来研究本次设计的PWM开关电源内影响脉宽和周期的因素，并从实验数据中发现该因素与脉宽、周期的具体关系。

第二章 PWM开关电源实验仪的简介

本章节主要在整体上介绍开关电源各个结构组成，阐述了各个模块的结构、功能模块间的关系，对开关电源的整体结构有一个大致的了解。

开关电源的基本结构框图如图2-1所示。开关电源是一种通过控制电路中开关管的导通和截止的时间比率来稳定输出电压的稳压电源。如图所示，输入电压进入开关电源电路首先通过整流滤波电路对较小电压波动，该回路使输入电压更加稳定。稳定后的电压通过功率变换器得到所需要的电压，然后通过输出电路输出电压，该输出电路主要作用为整流滤波。输出电压会通过PWM控制器对功率变换器有反馈作用，此反馈会使开关管周期性的导通和截止，输出电压也随之周期变换。

请支付后下载全文，论文总字数：14258字